МОЛОЧНЫЙ ПРОДУКТ ИЗ РЕКОМБИНИРОВАННОГО МОЛОКА И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2016 года по МПК A23C9/15 A23C1/00 

Изобретение может найти применение в молочной промышленности при изготовлении разных видов молочных продуктов.

Известный сейчас способ производства регенерированного молока описан в книге Алоизаса Гудониса «Технология молочных продуктов», Вильнюс, 2009, издательство «Технология», глава 6.13 «Технология производства регенерированного молока».

Регенерированным молоком называют молочный продукт, полученный путем соединения консервированных молочных жиров и сухих нежировых молочных веществ с добавлением воды в таком количестве, сколько ее требуется для получения молочного продукта подходящего состава. Недостатки данного способа следующие:

1. Согласно технологии, описанной в книге Гудониса, при изготовлении обезжиренного сухого молока (или жирного сухого молока) молоко сгущают в выпарном аппарате и сушат в сушильной башне при температуре от 80 до 120°С, и такая обработка убивает все витамины и денатурирует белки.

2. При подогреве молока в наибольшей степени меняются кальциевые соли, и данные изменения чаще всего необратимы.

Фосфат кальция агрегируется и в виде коллоидного кальция фосфата оседает на казеиновом порошке. Такой фосфат коллоидного кальция блокирует активные области поверхности мицелия кальция и препятствует атаке сычужного фермента, направленной на казеин. С уменьшением содержания ионного и молекулярного кальция в молоке на 11-50% ослабевают свойства ферментного свертывания молока. Поэтому в целях возврата солевого баланса при изготовлении сычужных сыров и ферментированных продуктов (йогуртов, йогуртных продуктов) в такое молоко добавляют растворимые кальциевые соли (в основном хлорид кальция).

3. Часть фосфата кальция в подогреваемом молоке оседает на поверхности нагревательного устройства и вместе с денатурированными сывороточными белками и другими молочными компонентами образует нерастворимые отложения (молочный камень). Состав этих отложений следующий: вода 2,7-14%, белки 8-50%, жиры 2-5%, минеральные вещества 20-73% в зависимости от состава подогреваемого молока, температуры и времени подогрева, конструкции устройства и других факторов.

Из-за указанных недостатков молочный продукт, изготовленный таким образом, теряет много хороших свойств, его качество оставляет желать лучшего.

Предлагаемое нами изобретение - способ производства и технология производства продуктов из рекомбинированного молока - позволяет сохранить естественный состав, вкусовые качества молочных продуктов.

При этом способе производства используется 10-40% натурального обезжиренного молока, особым способом очищенного от бактерий при низкой температуре, с неденатурированными белками и другими сухими веществами, оставшимися благодаря особой очистке обезжиренного молока от бактериального загрязнения и низкой температуре пастеризации.

Ключевая идея данного способа - благодаря новейшим нанотехнологиям обезжиренное молоко особенно тщательно очищается от неорганических примесей и бактерий, а другая составная часть продукта - вода.

Связанная (абсорбционная) вода молока накапливается на поверхности составных частей молока (белков, фосфолипидов, полисахаридов), находящихся в коллоидном состоянии. Наибольшую ее часть составляет присоединенная к молекулам белков вода гидрофилических групп. Важнейшими гидрофилическими группами молекул молочных белков являются -NH2, -СООН, -ОН, =NH, -CO-, -HS. Связанная вода составляет 2,0÷3,5% общей воды молока. Водная среда - основа происходящих в пищевых продуктах химических и микробиологических процессов, поэтому для того, чтобы дольше сохранялись пищевые продукты, необходимо удалить или соединить воду, т.е. сократить долю активной воды. Вода покрывает внутренние поверхности пищевого продукта мономолекулярным слоем, поэтому она неподвижна. По мере увеличения содержания воды в пищевом продукте вода накапливается в микрокапиллярах, в которых ее подвижность ограничена. Неподвижная вода или вода ограниченной подвижности - неблагоприятная среда для химических и ферментативных реакций. От подвижности воды, содержащейся в продукте, и абсорбции «а» зависит стабильность продукта. Она наилучшая при значении «а» между 0,2 и 0,4. В этом случае химические и ферментативные реакции практически не происходят.

Благодаря применению данной теории и смешиванию от 10 до 40% обезжиренного молока и воды, приготовленной специальным мембранным способом, обезвоженных молочных жиров, сухих нежирных составных частей молока, мы можем приготовить многие виды высококачественных продуктов из рекомбинированного молока.

Преимущество этих продуктов в том, что обезжиренное молоко не подвергалось воздействию температуры выше 58°С и сохранило в себе все составные части молока (неденатурированные белки, витамины, минералы, лактоза), и, соединяясь с водой, сухими веществами молока, которые сохранили адсорбционную воду, можно получить качественные молочные продукты (питьевое молоко разной жирности, йогурты, ферментированные сгущенные молочные продукты и др.). Коровье молоко, доставленное на перерабатывающее предприятие, обрабатывается обычным способом, т.е. охлаждается, накапливается, сепарируется с отделением жиров, обезжиренного молока и сливок, которые накапливаются в промежуточных емкостях.

Технология очистки обезжиренного молока показана на фиг.1.

Обезжиренное молоко при помощи насоса 1 закачивают в теплообменник 2, где оно подогревается до температуры 45-48°С и направляется в бактофугу 3, далее обезжиренное молоко при помощи насоса 4 подается в МФ (микрофильтрационный блок) 5, где используются фильтры: система, предназначенная для снижения количества бактерий, с использованием метода М/Ф (микрофильтрация). Производительность системы 5000-20000 дм³/ч, температура процесса 25-52°С, фильтрат направляется на пастеризацию 6, где при температуре 56,5-58,5°С выдержится до тех пор, пока проба щелочной фосфатазы не станет отрицательной, охлаждается в теплообменнике 7 до температуры от 4-6°С и накапливается в промежуточных емкостях 8 для дальнейшей обработки.

Назначение системы: уменьшение количества бактерий с использованием метода М/Ф (микрофильтрации)

Модель аппарата: промышленная система

Производительность: 5000-20000 дм³/ч

Производительность концентрата: ~100-1000 дм³/ч

Расход пермеата: ~19000-19900 дм³/ч

Рабочая температура: 48-53°С

Используемые фильтры: ISOFLUX керамический 6,9-8,9″

1,1-1,6 микр. проп. способность

Площадь фильтрации: 565-1500 м²

Количество концентр. петель: 2-4

Количество мембранных труб: 2-6

Технология очистки воды показана на фиг.2.

Водный насос (для подачи воды из скважины или сетей) - 9, фильтр реверсивного осмоса - 10, теплообменник-пастеризатор воды - 11, промежуточные емкости для хранения воды - 12.

Очистка воды по методу реверсивного осмоса. Мембраны реверсивного осмоса имеют особенно узкие поры, поэтому они наиболее селективны. Они задерживают все бактерии и вирусы, значительную часть растворившихся солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, которые придают воде цвет, и патогенные вещества). Мембраны реверсивного осмоса задерживают приблизительно 97-99% всех растворенных веществ. Такие мембраны используются во многих отраслях промышленности, где требуется высококачественная вода (водопровод, выпуск алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармация, электронная промышленность и др.). Мембраны реверсивного осмоса широко применяются в быту: системы реверсивного осмоса позволяют использовать наиболее чистую воду, соответствующую санитарным правилам и нормам, а также европейским стандартам качества питьевой воды.

Модель промышленная система Используемые фильтры спираль реверсивного осмоса 6,9-8,9″ К-во фильтров 10-16 Площадь фильтрации от 565 м² 4V // 16Е - 4 мембранных трубы // 10-16 фильтров  

Таблица 1 Минимальные требования, предъявляемые к качеству воды Вид загрязнения Воздействие Концентрация Пыль (>10u) Стирание мембран 1 мг/л Суспенсия/коллоиды консистенционных веществ Загрязнение мембран 1 мг/л Железо, магний в виде коллоидов Загрязнение мембран 0,01 мг/л Железо Окисление, образование суспензий основных соединений железа, вызывающее загрязнение мембран <0,02 мг/л Твердость 1. Снижение эффективности основных чистящих средств и синтетических детергентов. 20 мг/л (СаСО₃)   2. Основные чистящие средства вызывают оседание солей, увеличивающих твердость, что становится причиной загрязнения мембран.     3. Происходит взаимное оседание солей, увеличивающих твердость, и белковых соединений, увеличивающее загрязнение мембран.     4. Эффект Буфера, увеличивающий количество основных чистящих средств, необходимых для поддержания соответствующего уровня рН.   Щелочность Эффект Буфера, увеличивающий количество кислотных средств, необходимых для поддержания соответствующего уровня рН. 100 мг/л Биологическая потребность в кислороде Загрязнение мембран, поскольку в фильтрующем веществе содержатся коллоиды и (или) крупномолекулярные соединения. 100 мг/л   Снижение активности хлора (бездейственность).     Питательная среда микроорганизмов.   Коллоидный диоксид кремния Стирание мембран 0,01 мг/л Растворимый диоксид Загрязнение мембран в результате оседания 10 мг/л кремния метасиликата кальция и силиката магния, а также натриевой соли кремние-алюминиевой кислоты   Большое количество колоний бактерий Загрязнение мембран из-за пластинок 1000/1 мл Коли-титр Загрязнение мембран из-за бактерий 0/100 мл

Таблица 2 Степень очистки воды, обусловленная мембранной фильтрацией Степень загрязнения Степень очистки Механические примеси/мутность >99% Неорганические вещества   Натрий 90-95% Кальций 93-98% Магний 93-98% Железо 93-98% Марганец 93-98% Медь 93-98% Никель 93-98% Цинк 93-98% Свинец 93-98% Хлориды 90-95% Нитраты 60-90% Фосфаты 93-98% Сульфаты 93-98% Цианиды 90-95% Органические вещества   Органические молекулы весом более >200 >99% Органические молекулы весом до 200 до 99%

Продукт: сгущенное молоко рекомбинированное 31% сгущения

Состав

Стабилизатор для соединения обезвоженных молочных жиров и сухих молочных веществ до 0,32% Обезвоженные молочные жиры до 8,0% Гуща нежирного молока до 18,6% Сухая подслащенная пахта до 4,0% Фосфат динатрия до 0,10% Фосфат мононатрия до 0,05% Обезжиренное молоко 10-45% Водный фильтрат 65-90%

Состав гущи

Стабилизатор для соединения обезвоженных молочных жиров и сухих молочных веществ 0,30-0,32% Обезвоженные молочные жиры 7,85-8,00% Гуща нежирного молока 18,2-18,6% Сухая подслащенная пахта 3,85-4,0% Фосфат динатрия 0,09-0,10% Фосфат мононатрия 0,048-0,05% Гуща всего 30,338-31,07%

Процесс технологии производства

В воде растворяются фосфаты 20-45°С С использованием инжектора или тройного миксера кладут стабилизатор и гущу нежирного молока 20-45°С Растворяют жиры, помещают в смесь водного фильтрата и обезжиренного молока 20-45°С Пастеризуют 28-32 с 78-81°С Гомогенизируют при 78-81°С при 72-75 kp/cm² Охлаждают до 4-5°С Выдерживают как минимум до 6 ч Обрабатывают ультравысокой температурой 140-145°С 2-4 с Гомогенизируют при 198-205 kp/cm², затем при 45-50 kp/cm² при температуре 68-72°С Охлаждают до 19-22°С Асептически расфасовывают   Сбраживают до 5-8 ч

Группа изобретений относится к молочной промышленности. Для получения молочного продукта со сгущением до массовой доли сухих веществ 31% способ осуществляют следующим образом. В воде растворяют фосфаты динатрия и мононатрия с использованием инжектора или тройного миксера. Добавляют стабилизатор и сухой обезжиренный молочный остаток. Добавляют сухую подслащенную пахту, растворяют обезжиренный молочный жир и помещают в смесь водного фильтрата и обезжиренного молока. Пастеризуют, гомогенизируют, охлаждают, выдерживают, обрабатывают ультравысокой температурой, гомогенизируют, охлаждают и асептически расфасовывают. При этом предварительно обезжиренное молоко при помощи насоса подают в теплообменник, где подогревают до 45-48°С и направляют в бактофугу. При помощи насоса молоко подают в микрофильтрационный блок, где применяют керамические фильтры 6,9-8,9″, пропускная способность которых составляет 1,1-1,6 мкм, при температуре 48-53°С. Фильтрат направляют в пастеризатор, где при температуре 56,5-58,5°С содержат до тех пор, пока проба щелочной фосфатазы не станет отрицательной. Охлаждают в теплообменнике до температуры 4-6°С и накапливают в промежуточных емкостях. Группа изобретений обеспечивает сохранение естественного состава и вкусовых качеств продукта. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Способ производства молочного продукта со сгущением до массовой доли сухих веществ 31%, обработанного ультравысокой температурой, заключающийся в том, что в воде растворяют фосфаты динатрия и мононатрия с использованием инжектора или тройного миксера, добавляют стабилизатор и сухой обезжиренный молочный остаток, добавляют сухую подслащенную пахту, растворяют обезжиренный молочный жир, помещают в смесь водного фильтрата и обезжиренного молока, пастеризуют, гомогенизируют, охлаждают, выдерживают, обрабатывают ультравысокой температурой, гомогенизируют, охлаждают, асептически расфасовывают, причем предварительно обезжиренное молоко при помощи насоса 1 подают в теплообменник 2, где подогревают до 45°-48°С, направляют в бактофугу 3, далее при помощи насоса 4 подают в микрофильтрационный блок 5, где применяют керамические фильтры 6,9-8,9″, пропускная способность которых составляет 1,1-1,6 мкм, при температуре 48°-53°С, далее фильтрат направляют в пастеризатор 6, где при температуре 56,5°-58,5°С содержат до тех пор, пока проба щелочной фосфатазы не станет отрицательной, охлаждают в теплообменнике 7 до температуры 4°-6°С и накапливают в промежуточных емкостях.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при очистке воды применяется метод реверсивного осмоса с использованием спирали 6,9-8,9″, количество фильтров 10-16, площадь фильтрации 565-1500 м², 2-6 мембранных труб.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт дополнительно подвергают фильтрации с использованием керамических фильтров с производительностью 5000-20000 дм³/ч, производительность концентрата 100-1000 дм³/ч, расход пермеата 19000-19900 дм³/ч, рабочая температура 25°-52°С, пропускная способность 1,1-1,6 мкм, площадь фильтрации 25-52 м², количество циклов концентрации 2-4, количество фильтров 10-16.

4. Молочный продукт со сгущением до массовой доли сухих веществ 31%, обработанный ультравысокой температурой, изготовленный способом по любому из пп. 1, 2, 3, отличающийся тем, что его состав при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
Стабилизатор для соединения обезвоженных молочных жиров   и сухих молочных веществ до 0,32% Обезвоженные молочные жиры до 8,0% Сухой обезжиренный молочный остаток до 18,6% Сухая подслащенная пахта до 4,0% Фосфат динатрия до 0,10% Фосфат мононатрия до 0,05% Обезжиренное молоко 10-45% Водный фильтрат 65-90% Состав смеси   Стабилизатор для соединения обезвоженных молочных жиров   и сухих молочных веществ 0,30-0,32% Обезвоженные молочные жиры 7,85-8,00% Сухой обезжиренный молочный остаток 18,2-18,6% Сухая подслащенная пахта 3,85-4,0% Фосфат динатрия 0,09-0,10% Фосфат мононатрия 0,048-0,05%